質(zhì)量”是描述事物或者產(chǎn)品好壞和工作優(yōu)劣程度的詞匯。最近幾年，隨著資本不斷涌入到光伏行業(yè)，光伏電站裝機(jī)容量激增，人們越來越關(guān)注光伏的質(zhì)量問題。
在近期舉辦的“第三屆光伏電站質(zhì)量高峰論壇”上華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院太陽能研究中心的朱紅路對于數(shù)據(jù)質(zhì)量和光伏電站質(zhì)量進(jìn)行了分析。對于光伏質(zhì)量的分析，技術(shù)層面上主要有兩個：一是對光伏電站的性能狀態(tài)進(jìn)行測試和鑒定；二是利用數(shù)據(jù)和電站的運(yùn)營數(shù)據(jù)來對光伏電站的性能進(jìn)行分析。今天我們就數(shù)據(jù)質(zhì)量問題和光伏電站的質(zhì)量問題之間進(jìn)行詳細(xì)的分析。
如何評價光伏電站質(zhì)量？
影響光伏電站的質(zhì)量因素非常的多，首先是光伏組件的影響，可以認(rèn)為光伏組件是光伏電站核心的設(shè)備；其次，光伏電站的設(shè)計過程以及施工和安裝過程對于光伏電站質(zhì)量的影響同樣非常大；最后，光伏電站的運(yùn)行和維護(hù)也是影響光伏電站質(zhì)量的重要因素。對于光伏電站的個體來說，光伏電站的質(zhì)量直接影響了電站的發(fā)電量，直接就會影響電站的收益：同時影響光伏電站質(zhì)量的因素還很有可能導(dǎo)致電站的安全性的問題。有資料顯示，全國已調(diào)查的425座太陽能電站中，30%建成3年以上的電站都出現(xiàn)了不同程度的問題。因此，對于光伏電站的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的精確評價和鑒定變得刻不容緩。
光伏電站的質(zhì)量問題成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，如何對光伏電站質(zhì)量的進(jìn)行量化或者得到定性的結(jié)論呢？主要可以分為兩條技術(shù)路線，第一條技術(shù)路線我可以把它稱為“性能測試”，對于光伏電站的性能測試可以依托于測試鑒定機(jī)構(gòu)對光伏電站的核心設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的測試，例如組件的測試和鑒定、逆變器效率的測試、并網(wǎng)性能以及發(fā)電性能的測試。性能測試可以有效地獲取光伏電站的核心關(guān)鍵設(shè)備或者局部功能的相應(yīng)的特性或特征；第二條技術(shù)路線是對光伏電站的性能利用的運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，相比于第一條路線，對光伏電站的數(shù)據(jù)分析濕較為簡單和容易實現(xiàn)的。國內(nèi)目前涉及到的比較多的兩點(diǎn)，一是光伏電站的對標(biāo)工作，2016年，中電聯(lián)等許多發(fā)電企業(yè)就已經(jīng)開始了光伏電站的對標(biāo)工作；另外，光伏電站在運(yùn)行過程中對于電站的效率計算（如大家非常關(guān)注的PR計算的問題），最近幾年利用國際和國內(nèi)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)也做得非常多，此時我們利用光伏電站的運(yùn)營數(shù)據(jù)可以評價電站的整體質(zhì)量水平，同時利用局部核心關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以來評價光伏電站核心關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。PR計算等也可以依賴于運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)建立起了相應(yīng)的體系，利用運(yùn)行數(shù)據(jù)就可以描述或者表征電站的發(fā)電性能；通過比較全面的指標(biāo)體系，從全面或者局部角度來評價電站的性能，實現(xiàn)對光伏電站質(zhì)量的分析。
質(zhì)量分析引出的數(shù)據(jù)問題有哪些？
一、能效比PR
光伏電站的質(zhì)量分析，以PR計算為例，PR指標(biāo)評價電站的效果或者性能是一個綜合性的指標(biāo)。從數(shù)學(xué)公式上來看，PR值的定義是實際的發(fā)電量和理論發(fā)電量的比值，科學(xué)性是不容質(zhì)疑的，分子是測試時間段內(nèi)的實際發(fā)電量，分母是測試時間間隔內(nèi)的理論發(fā)電量PT。從分子和分母的計算過程，一般來講，對于整個光伏電站發(fā)電量數(shù)據(jù)整體還是比較可靠的，但是對于實際發(fā)電量PRD的計算或者實際發(fā)電量PRD的測量而言，陣列級別數(shù)據(jù)的分辨率還沒有納入到量測體系里面，數(shù)據(jù)的可獲取性也存在問題。很多大型并網(wǎng)光伏電站的都面臨這樣的問題，受此影響調(diào)度側(cè)及電網(wǎng)的安全檢查很難得以應(yīng)付。
對于理論發(fā)電量PT計算，涉及到的問題比實際發(fā)電量PRD的測量更多，例如輻照量的測試結(jié)果的不準(zhǔn)確性、模型的不確定性。太陽輻射量是理論發(fā)電量PT計算的基礎(chǔ)，理論發(fā)電量PT是輻照量水平的大小乘以陣列裝機(jī)的面積再乘以相應(yīng)的轉(zhuǎn)換效率，在對實際組件或者陣列的運(yùn)營溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正得到的一個值。實際操作過程中有許多影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素存在，如：
1、通常一個光伏電站的占地面積以及陣列的數(shù)量和組串的數(shù)量是非常多的，然而光伏電站一般只配備一個氣象站，測量結(jié)果難以描述整個電站的輻照量場、溫度場分布，計算誤差應(yīng)運(yùn)而生。另外儀表誤差問題，通常光伏電站很少來做矯正或者不關(guān)注精度問題，直接讀數(shù)進(jìn)行上報。
2、直射比，測得的總輻照量對于晶硅體系的組件來說，接受的大部分是直射輻射的部分，儀表的總輻照量和組件所接受到的輻照量之間存在較大的誤差；同時不同組件自身的光譜響應(yīng)特性問題：在AM1.5的光照條件下，光譜的分布基本上接近均勻，但不同類型的光伏組件的光伏響應(yīng)度分布根據(jù)組件的類型特性是有所不同的，直接引起輻照表所測得的輻照強(qiáng)度的大小和組件或者陣列所吸收的輻照量之間并不是等價關(guān)系，導(dǎo)致分析過程中的輸入?yún)?shù)的不準(zhǔn)確。
不同類型組件的光譜響應(yīng)度
典型日條件下的光資源特性
3、電站PT計算過程中模型的不確定性，PT的計算公式涉及到了輻照量、陣列的面積、對溫度的修正以及相應(yīng)的效率。在計算過程中，模型的本身是非常簡單的且適用于相應(yīng)的工程計算，但是我們對這個模型做了很多的簡化，模型本身有許多參數(shù)，效率的參數(shù)在實際的光伏電站的計算過程中和光伏電站的實際性能并不匹配，最終導(dǎo)致理論發(fā)電量計算結(jié)果存在偏差，或者說誤差度還是非常大的。
對于實際的發(fā)電量，組串、陣列或者整站的電氣參數(shù)或者運(yùn)行狀態(tài)納入到整個量測體系里面是做光伏電站PR計算的前提。目前存在的問題，一是直流側(cè)組串或者陣列的測量結(jié)果很難計入到大型光伏電站主站的量測體系里面，因此陣列或者不同組件的性能計算問題很多；二是光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取困難。目前光伏電站的信息接入是服務(wù)于光伏電站產(chǎn)生的電能接入電網(wǎng)、并網(wǎng)的控制、并網(wǎng)的調(diào)度的，因此電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)是納入到電力系統(tǒng)的安全二區(qū)里面，電站安全二區(qū)的數(shù)據(jù)不能直接向公網(wǎng)上進(jìn)行反送，導(dǎo)致現(xiàn)在很多大型光伏電站的數(shù)據(jù)報送都采用原始的人工報送。
二、對標(biāo)體系
目前對標(biāo)指標(biāo)體系建立的非常完善，對標(biāo)體系對光伏電站各個核心關(guān)鍵設(shè)備和整個電站的性能評價指標(biāo)是非常全面的，涉及到逆變器的效率、陣列的效率、電路的效率和最終并網(wǎng)的棄光率等。但是對標(biāo)工作同樣也有許多問題，包括PR計算里面涉及到的問題，同時逆變器電量數(shù)據(jù)缺失，500千瓦或者一兆瓦以上的逆變器會進(jìn)入主站，對于小型逆變器，由于電站施工和成本的考慮，往往數(shù)據(jù)很難加入主站。第二點(diǎn)是棄光電量的計算，像西北地區(qū)光伏電站面臨著電站的棄光問題，實際的棄光量受到多方面的影響，當(dāng)然電網(wǎng)的調(diào)度會對棄光的問題有影響，但是電站的實際運(yùn)行水平也會對電站的棄光量帶來相應(yīng)的影響。棄光電量難以計算，基本上可以看到表格里面，很多電站的棄光量都是空著的。第三個就是常用電量的統(tǒng)計口徑不同。第四，線損很難計算，利用計算公式，根據(jù)相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算，這個時候?qū)τ陔娏康木€損非常難做。另外還有大家見到的有很多測試電站的對標(biāo)文件里面要求的逆變器的效率，或者說陣列的效率，不同的設(shè)備的效率，實際上我們進(jìn)行測試或者進(jìn)行分析的話，操作起來都會有很多的問題。因此我們做了一個總結(jié)，就是現(xiàn)狀。輻照量的數(shù)據(jù)、日照的數(shù)據(jù)、日照時數(shù)、峰值日照時數(shù)、發(fā)電量數(shù)據(jù)、逆變器的數(shù)據(jù)、線損等各方面的數(shù)據(jù)實際上存在較大的測量誤差或者難以獲取。因此，實際上按照目前電站的量測體系的現(xiàn)狀，難以實現(xiàn)光伏電站目前的對標(biāo)分析工作。
光伏電站質(zhì)量引發(fā)的思考
1，光伏電站的設(shè)計、設(shè)備和施工決定了電站的質(zhì)量和壽命
光伏電站的設(shè)計，光伏電站的設(shè)備性能以及施工的過程決定了電站的質(zhì)量和壽命。光伏電站電站的全生命周期內(nèi)的總發(fā)電量主要取決于前期電站的設(shè)計、設(shè)備選型以及施工的好壞。因此，光伏電站的科學(xué)設(shè)計、嚴(yán)格的設(shè)備選型、嚴(yán)格把控設(shè)備的質(zhì)量和高要求地施工是提高光伏電站水平的最有效手段。
2，數(shù)據(jù)質(zhì)量低劣帶來了分析誤差，嚴(yán)重影響了光伏電站質(zhì)量分析結(jié)果
數(shù)據(jù)質(zhì)量的低劣帶來了非常嚴(yán)重的分析誤差，嚴(yán)重影響了電站質(zhì)量的分析結(jié)果。數(shù)據(jù)質(zhì)量的低劣表現(xiàn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：1，單獨(dú)地將輻照量測量拉出，從而造成輻照量測量誤差極大，影響了電站質(zhì)量的分析；2，數(shù)據(jù)的不可靠性，數(shù)據(jù)采集和傳輸過程，即傳感器和傳輸存在的問題；3，數(shù)據(jù)分辨率過低，對光伏電站的性能進(jìn)行精確的計算，就要把數(shù)據(jù)的分辨率做到組件級別、陣列級別甚至組串的級別；4，數(shù)據(jù)獲取困難，第三方的運(yùn)維企業(yè)、數(shù)據(jù)服務(wù)商、分析服務(wù)商對光伏電站的質(zhì)量進(jìn)行分析，往往還需要額外的硬件成本來建設(shè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量水平是我們電站狀態(tài)分析評價、智能運(yùn)維和故障的基礎(chǔ)，亟需業(yè)內(nèi)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范光伏電站量測體系的建立(通信規(guī)約、測量 點(diǎn)、傳感器標(biāo)定等)，提出更為合理的光伏電站對標(biāo)體系!
3，“數(shù)據(jù)” 是實現(xiàn)光伏電站智能化運(yùn)行的基礎(chǔ)
數(shù)據(jù)是實現(xiàn)光伏電站智能化運(yùn)行的基礎(chǔ)，我們只有科學(xué)有效地獲取到光伏電站的運(yùn)營數(shù)據(jù)才能夠做好光伏電站的故障診斷工作、預(yù)測維護(hù)工作和性能評價工作。組件或者陣列不同類型的故障表現(xiàn)出不同的電氣特征，通過大數(shù)據(jù)挖掘的方法、參數(shù)辨識的分子建立起光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障之間的關(guān)系。在這兒華北電力大學(xué)太陽能中心愿意在光伏電站后評價、光伏電站智能化運(yùn)維等方面和業(yè)內(nèi)或者廣大同仁展開合作，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
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